摘要近年來(lái),遙感、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能等智能化技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛,為林業(yè)資源管護(hù)注入了新的活力,推動(dòng)其向精準(zhǔn)化、智能化、高效率方向發(fā)展。為加強(qiáng)廣西林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè),在分析當(dāng)前林業(yè)資源管護(hù)任務(wù)和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,深入探討了林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)的必要性,并提出了一體化的林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)方案,涵蓋遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)、物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)建設(shè)、林業(yè)資源管理系統(tǒng)建設(shè)、數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算平臺(tái)建設(shè)等多項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容,并從人員培訓(xùn)、技術(shù)服務(wù)等方面提出了相關(guān)保障措施。
關(guān)鍵詞林業(yè)資源管護(hù);智能化建設(shè);廣西
中圖分類(lèi)號(hào):S757文獻(xiàn)標(biāo)志碼:CDOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.24.043
林業(yè)資源管護(hù)是林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié),事關(guān)林業(yè)生產(chǎn)力的持續(xù)提高和生態(tài)功能的有效發(fā)揮[1]。但隨著林業(yè)的發(fā)展,傳統(tǒng)的林業(yè)資源管護(hù)模式和手段已難以滿(mǎn)足大規(guī)模林業(yè)資源精細(xì)化管理的現(xiàn)實(shí)需求,亟待通過(guò)科技創(chuàng)新來(lái)全面提升林業(yè)資源管護(hù)效率和質(zhì)量。當(dāng)前,遙感、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)在林業(yè)資源管護(hù)領(lǐng)域逐步深化應(yīng)用,為林業(yè)資源管護(hù)注入新的動(dòng)力,使其向自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展[2-3]。因此,對(duì)廣西林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)進(jìn)行深入探討,旨在為推進(jìn)廣西林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)提供參考。
1廣西林業(yè)資源管護(hù)任務(wù)和現(xiàn)狀
林業(yè)資源管護(hù)是實(shí)現(xiàn)廣西林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié),涵蓋了諸多復(fù)雜的任務(wù)。例如,規(guī)范林業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng),促進(jìn)林業(yè)資源可持續(xù)利用,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展,使林業(yè)資源提質(zhì)提量;林業(yè)資源監(jiān)測(cè)與評(píng)估是林業(yè)資源管護(hù)不可或缺的一環(huán),主要在于加強(qiáng)林業(yè)資源保護(hù),嚴(yán)厲打擊盜伐、破壞和非法占用林地等違法行為,維護(hù)林業(yè)資源的完整性和生態(tài)功能;建立健全病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系,科學(xué)規(guī)范開(kāi)展防治作業(yè),減少林木資源損失;提高森林防火能力,加強(qiáng)森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和防范,落實(shí)各項(xiàng)防火措施,最大限度避免火災(zāi)發(fā)生;保護(hù)野生動(dòng)植物資源,加大對(duì)珍稀瀕危物種的保護(hù)力度,維護(hù)生物多樣性。
目前,廣西林業(yè)資源管護(hù)暴露出一些問(wèn)題。例如,傳統(tǒng)管理方式與現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展需求之間不匹配,依賴(lài)人工巡護(hù)和經(jīng)驗(yàn)判斷的管理模式效率低下,難以滿(mǎn)足大規(guī)模林業(yè)資源的精細(xì)化管理需求;資金投入不足和技術(shù)裝備落后限制了森林災(zāi)害預(yù)警與防控體系的建設(shè),增加了林業(yè)資源損失的風(fēng)險(xiǎn);由于缺乏有效的激勵(lì)機(jī)制和足夠的技術(shù)人員,林業(yè)科研成果轉(zhuǎn)化率低,新技術(shù)、新方法的應(yīng)用推廣滯后。
2廣西林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)的必要性
目前,廣西林業(yè)資源管護(hù)工作中存在諸多問(wèn)題,傳統(tǒng)的林業(yè)資源管護(hù)模式和手段已經(jīng)難以滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)需求,急需通過(guò)智能化建設(shè)來(lái)全面提升林業(yè)資源管護(hù)的現(xiàn)代化水平。
1)智能化建設(shè)有助于實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源管護(hù)的精準(zhǔn)高效。利用遙感、無(wú)人機(jī)、視頻監(jiān)控等先進(jìn)技術(shù)手段,可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)林業(yè)資源情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并快速處置各類(lèi)違法行為或林業(yè)災(zāi)害,從而最大限度避免林業(yè)資源遭到破壞。例如,構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的林業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng),運(yùn)用人工智能等技術(shù)手段對(duì)病蟲(chóng)害的發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè),制訂科學(xué)防治方案,可將災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)降至最低;借助智能化技術(shù)開(kāi)展森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,合理部署防火力量和資源,也能從根本上提高防火救災(zāi)的主動(dòng)性和精準(zhǔn)度。
2)推進(jìn)林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè),有利于提高管護(hù)工作的自動(dòng)化和智能化水平。通過(guò)無(wú)人值守監(jiān)控、自動(dòng)巡護(hù)機(jī)器人等智能裝備的廣泛應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源的不間斷監(jiān)控,最大限度節(jié)省人力、物力投入。同時(shí),借助物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù),可以構(gòu)建集中統(tǒng)一的林業(yè)資源管護(hù)大數(shù)據(jù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)分散的資源要素、環(huán)境因素的智能化感知和綜合集成,為科學(xué)決策提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。
3)智能化建設(shè)有利于增強(qiáng)林業(yè)資源管護(hù)工作的協(xié)同聯(lián)動(dòng)能力。當(dāng)前,廣西林業(yè)資源管護(hù)工作缺乏高效的部門(mén)協(xié)作機(jī)制,資源信息無(wú)法充分共享,導(dǎo)致“九龍治水”現(xiàn)象嚴(yán)重。而通過(guò)搭建統(tǒng)一的智能化管護(hù)平臺(tái),不僅可以加強(qiáng)林場(chǎng)、自然保護(hù)區(qū)等管護(hù)主體之間的信息共享和協(xié)作,而且有助于整合林業(yè)、氣象、應(yīng)急等多個(gè)部門(mén)的資源要素,形成全方位、立體化的管護(hù)體系,從而有效提升林業(yè)資源管護(hù)工作的協(xié)同聯(lián)動(dòng)水平。
3廣西林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)方案
廣西在推進(jìn)林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)中,需要注重構(gòu)建一體化的智能化架構(gòu)體系,將遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)、林業(yè)資源管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算平臺(tái)等各項(xiàng)技術(shù)平臺(tái)緊密融合,實(shí)現(xiàn)資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同,形成完整的智能化管護(hù)生態(tài)圈。一體化架構(gòu)的設(shè)計(jì)理念是將各類(lèi)技術(shù)系統(tǒng)有機(jī)整合,打破信息孤島,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流通共享和業(yè)務(wù)協(xié)同聯(lián)動(dòng)。在感知層面,需要規(guī)劃布局覆蓋全域的遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源的全天候立體式監(jiān)測(cè);在網(wǎng)絡(luò)層面,需要建設(shè)高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),確保各類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高效匯聚;在平臺(tái)層面,則需要打造統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算平臺(tái),匯總存儲(chǔ)和處理海量異構(gòu)數(shù)據(jù),為各類(lèi)智能化應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐;在應(yīng)用層面,需要集成林業(yè)資源管理系統(tǒng)、智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)等專(zhuān)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng),為日常管護(hù)工作提供決策輔助。
3.1遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)
遙感技術(shù)主要通過(guò)對(duì)地球物體發(fā)射或反射的電磁波進(jìn)行測(cè)量和分析,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)林業(yè)資源的全天候、大范圍監(jiān)測(cè),為林業(yè)資源管護(hù)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐[4-5]。應(yīng)用于林業(yè)領(lǐng)域的遙感技術(shù)主要為衛(wèi)星遙感和無(wú)人機(jī)遙感。其中,衛(wèi)星遙感具有覆蓋范圍廣、周期性較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),適合開(kāi)展區(qū)域尺度的林業(yè)資源調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);而無(wú)人機(jī)遙感則以其低空、高分辨率等特點(diǎn),在精細(xì)化管護(hù)方面表現(xiàn)出越來(lái)越大的優(yōu)勢(shì),能夠?qū)α帜竟趯?、病蟲(chóng)害發(fā)生狀況等進(jìn)行細(xì)致檢測(cè),滿(mǎn)足林業(yè)資源精細(xì)化管護(hù)的需求。通過(guò)建設(shè)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng),管護(hù)人員可以實(shí)時(shí)掌握林業(yè)資源動(dòng)態(tài)信息,及時(shí)發(fā)現(xiàn)林地火情、非法占用林地等事件,有利于加強(qiáng)林業(yè)資源監(jiān)測(cè)預(yù)警和提高應(yīng)急響應(yīng)能力。
建設(shè)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)需要擇優(yōu)選擇衛(wèi)星遙感平臺(tái),確保覆蓋全境范圍內(nèi)的林業(yè)資源,重點(diǎn)選用高光譜、高分辨率的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源的大面積常規(guī)監(jiān)測(cè)。農(nóng)林業(yè)常用的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星(遙感數(shù)據(jù))主要包括高分系列衛(wèi)星、Landsat系列衛(wèi)星、Sentinel系列衛(wèi)星、ALOS系列衛(wèi)星、資源系列衛(wèi)星、天繪系列衛(wèi)星等。同時(shí),有必要加大航空遙感的應(yīng)用力度,利用其靈活、高效的特點(diǎn),對(duì)重點(diǎn)區(qū)域和重大目標(biāo)開(kāi)展高密度航測(cè),獲取高精度影像數(shù)據(jù)。衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)分辨率相對(duì)較低,在發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)后(疑似火點(diǎn)、疑似病蟲(chóng)害點(diǎn))可采用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行單點(diǎn)分辨率影像的補(bǔ)充。無(wú)人機(jī)遙感憑借能夠低空飛行、多角度觀測(cè)和低成本等優(yōu)勢(shì),在林業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)、森林火險(xiǎn)評(píng)估等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì),可構(gòu)建全域覆蓋的無(wú)人機(jī)遙感應(yīng)用體系,配備多種載荷和傳感器,滿(mǎn)足不同尺度、不同類(lèi)型的林業(yè)資源監(jiān)測(cè)需求。
3.2物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)建設(shè)
物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)是林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)的重要組成部分,是實(shí)現(xiàn)對(duì)林地環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制的關(guān)鍵支撐。該系統(tǒng)需要基于先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù),通過(guò)布設(shè)各類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)傳感器,構(gòu)建覆蓋全域的環(huán)境監(jiān)測(cè)感知網(wǎng)絡(luò),并融合移動(dòng)通信、北斗導(dǎo)航等技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源的精準(zhǔn)管控和智能調(diào)度。1)規(guī)劃部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器陣列,構(gòu)筑立體式的環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景,選擇合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置,安裝各類(lèi)溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、火情等環(huán)境傳感器,實(shí)現(xiàn)對(duì)林木生長(zhǎng)環(huán)境的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí),可結(jié)合無(wú)人值守視頻監(jiān)控和無(wú)人機(jī)航測(cè)等手段,提高異常情況的發(fā)現(xiàn)和處置能力。2)建設(shè)統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),確保各類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高效集成匯聚。利用5G、北斗等通信導(dǎo)航技術(shù),實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)回傳,為智能決策提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)支撐。構(gòu)建“云—管—端”一體化的數(shù)據(jù)傳輸和處理體系,使物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)能與其他管護(hù)數(shù)據(jù)高效融合,形成全面的數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用能力。3)提供強(qiáng)大的智能分析與控制能力??山柚斯ぶ悄芎痛髷?shù)據(jù)分析,對(duì)海量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能建模和深度挖掘,實(shí)現(xiàn)對(duì)林火、病蟲(chóng)害等風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)評(píng)估和預(yù)測(cè)預(yù)警?;谖锫?lián)網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡護(hù)、自動(dòng)噴霧除蟲(chóng)、自動(dòng)灌溉施肥等,提高作業(yè)的自動(dòng)化水平。
3.3林業(yè)資源管理系統(tǒng)建設(shè)
林業(yè)資源管理系統(tǒng)是林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)的核心應(yīng)用平臺(tái),是實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源精細(xì)化、智能化管理的關(guān)鍵所在。該系統(tǒng)需要整合地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、遙感、視頻監(jiān)控、移動(dòng)執(zhí)法等多種新興信息技術(shù),構(gòu)建集數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)協(xié)同、決策支持、可視化呈現(xiàn)于一體的綜合管理平臺(tái)。1)打造統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)林地空間數(shù)據(jù)、資源清查數(shù)據(jù)、設(shè)施分布數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成和動(dòng)態(tài)更新,為林業(yè)資源管理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。在此基礎(chǔ)上,借助地理信息系統(tǒng)可視化和三維場(chǎng)景仿真技術(shù),直觀展現(xiàn)林地分布、權(quán)屬情況、森林資源狀態(tài)等信息。2)匯聚并深度融合各類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),如遙感影像、視頻監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)等。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù),構(gòu)建智能化的識(shí)別模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)盜伐行為、溫度異常、病蟲(chóng)害等異常情況的自動(dòng)識(shí)別和預(yù)警,提高管護(hù)工作的智能化和主動(dòng)性。同時(shí),該系統(tǒng)需要具備完善的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估功能,針對(duì)疫情暴發(fā)、火災(zāi)蔓延等重大風(fēng)險(xiǎn),開(kāi)展動(dòng)態(tài)模擬分析和影響評(píng)估。3)提供全流程的業(yè)務(wù)協(xié)同支撐。例如,借助移動(dòng)執(zhí)法、北斗導(dǎo)航等功能,實(shí)現(xiàn)巡護(hù)、檢查、執(zhí)法等作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)和信息化管理;集成地理信息系統(tǒng)分析、遙感診斷等手段,輔助有害生物防治、森林防火等重點(diǎn)工作的科學(xué)決策。
3.4數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算平臺(tái)建設(shè)
數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算平臺(tái)是支撐林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)的核心基礎(chǔ)設(shè)施,是實(shí)現(xiàn)各類(lèi)林業(yè)資源數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)、計(jì)算和服務(wù)的重要載體。建設(shè)高性能、高可靠性的數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算平臺(tái),對(duì)于匯聚和利用海量異構(gòu)數(shù)據(jù)資源、支撐各類(lèi)智能化應(yīng)用系統(tǒng)具有關(guān)鍵作用。1)建設(shè)綠色節(jié)能、安全可靠的數(shù)據(jù)中心。在設(shè)計(jì)布局上,要采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)維管理模式,實(shí)現(xiàn)資源池化和自動(dòng)化運(yùn)維,提高數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)效率。在安全防護(hù)方面,需要構(gòu)建多重物理和網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系,保障數(shù)據(jù)中心安全可靠運(yùn)行。2)部署功能完備、性能卓越的云計(jì)算平臺(tái),構(gòu)建分布式存儲(chǔ)和計(jì)算集群,對(duì)各類(lèi)結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理和智能分析。3)構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源中心。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù),有機(jī)整合遙感影像、視頻監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)、執(zhí)法檢查記錄等多源異構(gòu)數(shù)據(jù),形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資產(chǎn)池。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù),開(kāi)展數(shù)據(jù)融合處理和智能建模,為各類(lèi)智能化應(yīng)用提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐能力。
3.5人員培訓(xùn)與技術(shù)服務(wù)
推進(jìn)林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè),還需要配套完善的人員培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)體系。1)加大對(duì)智能化技術(shù)人才的培養(yǎng)力度,系統(tǒng)開(kāi)展理論培訓(xùn)和實(shí)操演練,提升管護(hù)人員的智能化素養(yǎng)和技能水平,為林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的人力資源保障。2)建立長(zhǎng)效的技術(shù)服務(wù)機(jī)制,邀請(qǐng)行業(yè)專(zhuān)家和技術(shù)人員深入一線,針對(duì)各類(lèi)智能化系統(tǒng)和設(shè)備開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)和運(yùn)維服務(wù),確保智能化設(shè)施高效穩(wěn)定運(yùn)行。
4結(jié)語(yǔ)
林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)是推進(jìn)林業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路。通過(guò)構(gòu)建集成遙感監(jiān)測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)感知、大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)技術(shù)的一體化智能化架構(gòu)體系,可有力提升林業(yè)資源管護(hù)的精準(zhǔn)化、智能化和主動(dòng)性水平,從根本上解決傳統(tǒng)管理模式中存在的低效率、被動(dòng)防守等問(wèn)題,為林業(yè)資源的可持續(xù)利用和生態(tài)功能的維護(hù)提供堅(jiān)實(shí)保障。林業(yè)資源管護(hù)智能化建設(shè)不僅有利于提高管護(hù)工作的自動(dòng)化程度,實(shí)現(xiàn)對(duì)資源要素的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和智能調(diào)度,還有助于增強(qiáng)管護(hù)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)能力,促進(jìn)管護(hù)主體和相關(guān)部門(mén)的信息共享與務(wù)實(shí)合作,從而實(shí)現(xiàn)立體化、全方位的資源保護(hù)和防災(zāi)減災(zāi)。
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